呼吸道感染的细菌

第一节　呼吸道感染的细菌

呼吸道感染的细菌是一类以呼吸道作为侵入门户，以飞沫及尘埃为媒介，能引起呼吸道病变或呼吸道以外器官病变的细菌。主要包括结核分枝杆菌、脑膜炎奈瑟菌、白喉棒状杆菌、流感嗜血杆菌、百日咳鲍特菌、嗜肺军团菌等。

一、结核分枝杆菌

结核分枝杆菌（M.tuberculosis），俗称结核杆菌，是引起人类结核病中的病原菌。

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传染性疾病中的第一号杀手——结核病

目前结核病是世界上最普遍和最严重的人类传染病之一，据世界卫生组织（WHO）报道，全球约1/3人口感染了结核菌，现有结核病患者约2 000万，每年新增结核病患者约900万，每年死亡人数超过200万。其中95%的患者在发展中国家，我国结核病患者数居世界第二，仅次于印度。我国每年新增结核病患者145万，因结核病患者死亡人数达到13万。结核病是传染性疾病中的第一号杀手。

1982年世界卫生组织（WHO）和国际防痨和肺病联合会（IUATLD）共同倡议将3月24日作为“世界防治结核病日”。

（一）生物学性状

1.形态与染色

结核分枝杆菌是细长而略弯曲的杆菌，大小为（1～4）μm×0.4μm，常聚集成团，有时可见分枝状（图9-1）。无芽胞和鞭毛，有些菌株有荚膜。细胞壁中脂质含量较高，约占干重的60%，抗酸染色呈红色。经抗结核药物治疗后可变为“L”形菌。

图9-1　结核分枝杆菌

图9-2　结核分枝杆菌菌落

2.培养特性

专性需氧，最适生长温度为35～37℃，最适pH值为6.5～6.8。营养要求高，常用含蛋黄、甘油、马铃薯、无机盐和孔雀绿等的罗氏培养基。生长缓慢，繁殖一代需18h，培养3～4周后出现肉眼可见的菌落，干燥、表面粗糙呈颗粒状，不透明，乳酪色或米黄色，呈菜花状（图9-2）。

3.抵抗力

结核分枝杆菌对理化因素的抵抗力较强，因其细胞壁中含有大量脂质，可防止菌体水分丢失，耐干燥。在干燥痰液中可存活6～8个月，黏附在尘埃上可保持传染性8～10d。耐酸、碱，在3%HCl、6%H2SO₄、4%NaOH中可存活30min，故常用酸碱处理有杂菌污染的标本。对1∶3 000孔雀绿有抵抗力，故在培养基中加入孔雀绿可抑制杂菌生长。但结核分枝杆菌对湿热、紫外线、75%乙醇敏感。在75%乙醇中2min死亡，湿热60℃30min或煮沸即被杀死。对链霉素、异烟肼、利福平、乙胺丁醇、卡那霉素等敏感。

4.变异性

结核分枝杆菌可发生形态、菌落、毒力、免疫原性和耐药性等变异。如卡介苗（BCG）就是毒力变异株，它是Calmette和Guerin二人于1908年将有毒的牛型结核分枝杆菌接种在含甘油、胆汁、马铃薯的培养基中经13年230次传代而获得的减毒活疫苗株，用于预防结核病。

（二）致病性与免疫性

1.致病物质

结核分枝杆菌不产生内、外毒素以及侵袭性酶。其致病与菌体成分和代谢物质有关。

（1）荚膜　有助于细菌黏附与侵入宿主细胞内，并可降解宿主细胞中的大分子物质以获取营养，且可阻止有害物质进入细菌及抑制吞噬体与溶酶体的融合。

（2）脂质　与毒力有关的主要成分如下。①磷脂（phosphatide）：能促使单核细胞增生，形成结核结节和干酪样坏死。②索状因子（cordfactor）：具有破坏细胞线粒体膜，影响细胞呼吸，抑制白细胞游走和引起慢性肉芽肿反应。③蜡质D（WAX-D）：可激发迟发型超敏反应。④硫酸脑苷酯（sulfatide）：可抑制吞噬细胞中吞噬体与溶酶体的结合，发生不完全吞噬。

（3）蛋白质　结核分枝杆菌具有多种蛋白成分，其中主要的是结核菌素，与蜡质D结合后能使机体发生迟发型超敏反应。

2.所致疾病

结核分枝杆菌可通过呼吸道、消化道、破损的皮肤黏膜等多种途径侵入易感机体，引起多种组织器官的结核病，其中肺部感染最常见。肺部感染可分为原发感染和原发后感染两大类。

（1）原发感染　为初次感染，多发生于儿童。当结核分枝杆菌进入肺泡后被巨噬细胞吞噬。由于该菌有大量脂质，可抵抗溶菌酶作用而继续繁殖，导致巨噬细胞裂解，释放出大量细菌并在肺泡内引起炎症，称为原发灶。初次感染的机体因缺乏特异性免疫，细菌可经淋巴管扩散至肺门淋巴结，引起肺门淋巴结肿大。原发灶、淋巴管炎、肺门淋巴结肿大称为原发综合征。感染3～6周后，机体产生特异性细胞免疫，同时也出现超敏反应，表现为干酪样坏死和结核结节形成。少数患者因免疫力低下，可经血液和淋巴系统，播散至骨、关节、肾、脑膜及其他部位引起粟粒性结核。90%以上的原发感染形成纤维化或钙化而痊愈，但病灶内仍有一定量的结核分枝杆菌长期潜伏，不但能刺激机体产生免疫力也可成为日后内源性感染的病源。

（2）原发后感染　又称继发感染，多发生于成年人，病变也以肺部多见。病菌可以是外来的（外源性感染）或潜伏在病灶内的（内源性感染）。由于机体已有特异性细胞免疫，因此病灶多局限，一般不累及邻近的淋巴结，局部病变表现为慢性肉芽肿性炎症，并形成结核结节。被纤维素包围的干酪样坏死灶可钙化而痊愈，若干酪样结节液化，排入邻近支气管，可形成空洞，结核分枝杆菌随痰排出，成为开放性肺结核。

结核分枝杆菌可经血液播散引起脑、肾、骨、关节、生殖器官的结核，如痰菌被咽入消化道可引起肠结核、结核性腹膜炎等。通过破损皮肤感染结核分枝杆菌可导致皮肤结核。

3.免疫性

人类的结核分枝杆菌的感染率高，但发病率低，这表明人体对该菌有较强的抵抗力。结核分枝杆菌是胞内寄生菌，免疫以细胞免疫为主。抗结核免疫属于传染性免疫，又称有菌免疫。即当结核分枝杆菌及其组分存在体内时，机体才有免疫力；一旦该菌或其组分在体内消失时，免疫力也随之消失。

在机体产生抗结核免疫的同时，也导致了超敏反应的发生。近年来研究表明，结核分枝杆菌诱导机体产生免疫和迟发型超敏反应的物质不同。细胞免疫由结核分枝杆菌核糖体RNA（rRNA）引起，而超敏反应则由结核菌素蛋白和蜡质D共同引起。

（三）微生物学检查

1.标本采集

根据不同感染部位采集不同的标本，可取痰、尿、粪便、胸腹腔积液、脑脊液等。

2.直接涂片镜检

标本直接涂片或集菌后涂片，行抗酸染色。若找到抗酸阳性菌，结合临床症状即可初步诊断。

3.分离培养

将集菌后的标本接种于罗氏培养基。培养后根据菌落特征、涂片染色、生化反应、血清学反应及PCR技术进行鉴定。可进一步做药敏试验。

4.结核菌素试验

应用结核菌素进行皮试，来检测受试者对结核分枝杆菌是否能发生迟发型超敏反应，以判断机体对结核分枝杆菌有无免疫力。

（1）原理　当结核菌素注入机体后，如受试者已感染过结核分枝杆菌或接种过卡介苗，体内已有致敏T淋巴细胞，将出现迟发型超敏反应，局部出现红肿、硬结。反之则无超敏反应发生。

（2）方法　目前结核菌素试剂都是采用纯蛋白衍化物（purified protein deriva tive，PPD）。PPD有两种：即用人结核分枝杆菌制成的PPD-C和卡介苗制成的BCG-PPD。分别取两种PPD 5U注射于两前臂皮内，经48～72h后观察反应情况。

（3）结果分析　①阳性反应：注射局部红、肿、硬结直径大于5mm，表明受试者感染过结核分枝杆菌或卡介苗接种成功，但不一定有结核病。②强阳性反应：红、肿、硬结直径大于等于15mm，具有临床诊断意义，表明可能有活动性结核，应进一步做其他检查。若PPD-C侧红肿直径大于BCG-PPD的侧为感染。反之，BCG-PPD侧大于PPD-C侧的，可能为卡介苗接种所致。③阴性反应：红、肿、硬结直径小于5mm，表明受试者未感染过结核分枝杆菌或未接种过卡介苗或接种卡介苗失败。细胞免疫功能低下者，如艾滋病患者或肿瘤患者等用过免疫抑制剂者也可能出现阴性反应。

（4）应用　①卡介苗接种对象及接种效果的测定；②婴幼儿结核病诊断的参考；③未接种过卡介苗的人群中结核分枝杆菌感染的流行病学调查；④测定细胞免疫功能。

（四）防治原则

接种卡介苗是预防结核病最有效的措施。接种对象主要是新生儿和结核菌素试验阴性的健康儿童，接种后可获得3～5年的免疫力。抗结核治疗应“早发现、早治疗、彻底治愈”，常用的药物有异烟肼、利福平、链霉素、乙胺丁醇等，采用联合用药的原则。

二、脑膜炎奈瑟菌

脑膜炎奈瑟菌（N.meningitidis）简称脑膜炎球菌，是流行性脑脊髓膜炎（简称流脑）的病原菌。

（一）生物学性状

1.形态与染色

脑膜炎球菌呈肾形或咖啡豆形，常成双排列，凹面相对，直径约为0.8μm。有菌毛，新分离菌株有荚膜。无鞭毛，不形成芽胞。革兰染色阴性。急性患者脑脊液中可见该菌存在于中性粒细胞内，形态典型（图9-3）。

图9-3　中性粒细胞内的脑膜炎奈瑟菌

2.培养特性

专性需氧，营养要求较高，常用巧克力色血琼脂平板。最适生长温度为35～37℃，最适pH为7.4～7.6，初次分离培养时，需提供5%～10%的CO₂。在巧克力色血琼脂平板上形成圆形、凸起、有光泽、透明或半透明、直径0.5～1.0mm的露滴状菌落。能产生自溶酶，超过48h即死亡。能分解葡萄糖和麦芽糖产酸不产气，氧化酶试验阳性。

3.抵抗力

本菌对外界环境的抵抗力弱。对寒冷、日光、热力、干燥、紫外线及一般消毒剂均敏感。室温3h、55℃10min即死亡。对青霉素、链霉素等均敏感。

（二）致病性与免疫性

1.致病物质

致病物质主要包括荚膜、菌毛和内毒素。①荚膜：可抵抗宿主体内吞噬细胞的吞噬作用，增强细菌侵袭力。②菌毛：介导细菌黏附在宿主呼吸道黏膜上皮细胞表面，有利于细菌在宿主体内定居、繁殖。③内毒素：为主要致病物质，可引起高热和白细胞升高，作用于小血管和毛细血管，引起血栓和出血，皮肤黏膜出现出血点、出血淤斑，严重可致休克和DIC。

2.所致疾病

本菌可引起流脑，人类是唯一易感宿主。其传染源为患者和带菌者。通过呼吸道感染，飞沫传播为主要途径。发病轻重与机体的免疫力有关，免疫力强者，可不出现症状，或仅有轻微的上呼吸道感染症状。仅2%～3%免疫力低下者，细菌在鼻咽部定居繁殖后进入血流，引起败血症，患者突然出现寒战、高热、恶心、呕吐、皮肤黏膜出血点或淤斑。细菌可进一步侵犯脑脊髓膜，引起脑脊髓膜炎，继而出现剧烈头痛、喷射性呕吐、颈项强直等脑膜刺激症。少数患者病情凶险，若不及时抢救，常于24h内危及生命。

3.免疫性

以体液免疫为主，患者和带菌者均可获得牢固免疫力。

（三）微生物学检查

1.标本采集

取患者脑脊液、血液、出血淤斑渗出液等，带菌者取鼻咽拭子。标本采集后应注意保温、保湿并立即送检。最好进行床边接种。

2.直接涂片镜检

脑脊液离心沉淀后取沉淀物、出血淤斑取渗出液涂片，革兰染色后镜检。如镜下见到中性粒细胞内、外有革兰阴性双球菌，即可作出初步诊断。

3.分离培养与鉴定

血液与脑脊液标本在血清肉汤中增菌后，接种到巧克力色血琼脂平板，置于含5%～10%CO₂的环境中孵育。取可疑菌落涂片镜检，并作生化反应及型特异性血清学试验鉴定。

4.快速诊断法

可采用已知的抗体检测有无脑膜炎奈瑟菌可溶性抗原。用于早期诊断，常用的方法有对流免疫电泳和SPA协同凝集试验。

（四）防治原则

预防流脑的关键是尽早隔离传染源、切断传播途径及提高人群免疫力。易感儿童应注射流脑荚膜多糖疫苗，流行期间成人短期用磺胺类药物口服或滴鼻。对患者做到早发现、早隔离、早治疗。治疗首选药物为青霉素G，剂量要大。对青霉素过敏者，可用氯霉素或红霉素。

三、其他呼吸道感染细菌

（一）白喉棒状杆菌

白喉棒状杆菌（C.diphtheriae）是引起小儿白喉的病原菌，俗称白喉杆菌，因白喉患者咽喉部出现灰白色假膜而得名。

白喉杆菌细长稍弯，末端膨大成棒状，常呈L、V、X、T等字形或排成栅栏状。革兰染色阳性。用美蓝或Albert染色，菌体着色不均匀，可见异染颗粒，是本菌形态特征之一。营养要求高，常用吕氏培养基培养。对湿热和一般消毒剂敏感，60℃经10min或煮沸1min即死亡。但对干燥、寒冷和日光的抵抗力较其他无芽胞菌的强。在衣服和儿童玩具上可存活数天至数周。对青霉素、红霉素及常用广谱抗生素敏感。

白喉棒状杆菌的致病物质主要是白喉毒素，由A和B两个亚单位组成。其中A亚单位是毒性中心，可阻断宿主细胞蛋白质的合成，使细胞变性和坏死。B亚单位本身无毒性，其功能是协助A亚单位进入易感细胞。

白喉的传染源是白喉患者和带菌者。本菌存在于假膜及鼻咽腔或鼻分泌物内，经飞沫、或污染物品传播。白喉杆菌侵入易感者上呼吸道，通常在咽部黏膜生长繁殖，产生外毒素及侵袭性物质，引起局部炎症和全身中毒症状。使局部黏膜上皮细胞坏死，血管扩张，粒细胞浸润及纤维渗出，形成灰白色膜状物，称为假膜。假膜与黏膜下组织紧密粘连，若局部黏膜水肿至假膜脱落，可引起呼吸道阻塞，甚至窒息。外毒素入血，与心肌、肝、肾和肾上腺等部位易感细胞结合，使其变性、坏死，临床上出现心肌炎和软腭麻痹、声嘶、肾上腺功能障碍、血压下降等症状。此外，本菌偶有侵害眼结膜、外耳道、阴道黏膜和皮肤伤口等处。

白喉病愈后机体有较强的免疫力，主要是产生抗毒素。人对白喉杆菌普遍易感，1～5岁易感性高，成人绝大多数由于隐性感染或预防接种，已获得免疫力。

用无菌棉拭采取假膜边缘部渗出物，涂片检查，经革兰染色和美蓝染色或Albert染色，镜检有无异染颗粒的革兰阳性棒状杆菌。结合临床症状，可作出初步诊断。确诊必须通过进一步细菌培养鉴定。

注射白喉类毒素是预防白喉的重要措施，对儿童接种百白破三联疫苗，免疫效果良好。对密切接触白喉患者的易感儿童可用白喉抗毒素进行紧急预防。对白喉患者早期应用足量白喉抗毒素是治疗的关键，同时选用青霉素和红霉素等抗菌治疗。

（二）百日咳鲍特菌

百日咳鲍特菌（B.pertussis）简称百日咳杆菌，为人类百日咳的病原菌。

百日咳鲍特菌为卵圆形短小杆菌，毒力菌株有荚膜和菌毛。无鞭毛、无芽胞。革兰染色阴性。专性需氧，营养要求较高，初次分离培养时，需用含甘油、马铃薯、血液的鲍-金培养基。

本菌抵抗力弱。56℃经30min、日光照射1h可致其死亡。对氨苄青霉素、氯霉素、红霉素、多黏菌素等敏感。

本菌引起人类百日咳，是儿童常见呼吸道疾病。百日咳鲍特菌的致病物质主要有菌毛、荚膜、内毒素及外毒素。传染源为早期患者和带菌者，主要经飞沫传播，潜伏期1～2周。病程可分为三期。①卡他期：持续1～2周，类似普通感冒症状，传染性强。②痉咳期：患者出现阵发性痉挛咳嗽并伴有吸气吼声、呕吐、呼吸困难、发绀现象。此期持续1～6周。③恢复期：阵咳减轻，趋向痊愈。本病病程较长，故名百日咳。感染百日咳后机体可出现多种特异性抗体，免疫力较为持久。

百日咳的诊断主要依靠细菌的分离鉴定。特异性预防选用白百破三联菌苗，接种对象为1岁以下幼儿。治疗可用红霉素、氨苄青霉素等。

（三）流感嗜血杆菌

流感嗜血杆菌（H.influenzae）简称流感杆菌，最初是从流感患者的鼻咽腔中分离得到的，当时误认为是流行性感冒的病原菌。直至流感病毒分离成功，才明确该菌为流感常见继发感染性细菌。

流感嗜血杆菌为革兰阴性短小杆菌，呈多形性。多数菌株有菌毛，有毒株有荚膜，无鞭毛和芽胞，需氧或兼性厌氧，最适生长温度为35℃。营养要求高，在巧克力色血琼脂平板中生长良好，培养18～24h可长出无色透明的小菌落。将流感嗜血杆菌和金黄色葡萄球菌在血琼脂平板上共同培养时，可出现卫星现象（satellite phenomenon）。流感嗜血杆菌抵抗力弱，对热、干燥和常用消毒剂敏感。50～55℃30min即被杀死，在干燥的痰液中于48h内死亡。对氨苄青霉素、链霉素、磺胺类等抗菌药物敏感。

该菌主要致病物质是荚膜、菌毛、内毒素和IgA蛋白酶，其中荚膜能抗吞噬，菌毛可黏附于鼻咽部细胞，IgA蛋白酶能水解SIgA。这些因素均可增强细菌的侵袭力。本菌经呼吸道传播，可引起原发感染和继发感染。原发感染以小儿多见，临床表现为脑膜炎、鼻咽炎、咽喉会厌炎、关节炎、心包炎等急性化脓性炎症。继发感染多见于流感、麻疹、百日咳、结核病等病后引起慢性支气管炎、肺炎、中耳炎、鼻窦炎等，多见于体质衰弱的成年人或老年人。感染后，机体以体液免疫为主，抗体有一定保护作用，为抗荚膜多糖抗体和抗外膜蛋白抗体。

对1.5～2岁的儿童，接种流感杆菌荚膜多糖疫苗（HiB）是一种有效的预防方法。治疗可选用青霉素、链霉素、氯霉素、磺胺等抗菌药物。

（四）嗜肺军团菌

嗜肺军团菌（L.pneumophila）属军团菌属，1976年在美国费城的一次退伍军人大会期间，爆发了一次肺炎，其中221人发病，34人死亡。当时病因不明，称为军团病，1977年1月从死者肺组织中分离出病原菌，将该病原菌称为军团菌。

嗜肺军团菌为革兰阴性杆菌，有菌毛、鞭毛和荚膜，无芽胞。营养要求苛刻，需半胱氨酸和铁离子。在活性炭-酵母浸出液琼脂（BCYE）培养基中，经36℃培养3～5d后，可形成直径为1～2mm、圆形、灰白色、光滑型菌落。

本菌抵抗力较强，在自来水中可存活1年，蒸馏水中可存活2～4个月。对一般消毒剂和紫外线敏感，对酸抵抗力强。对红霉素、庆大霉素和利福平等敏感。

该菌引起军团菌病。主要传染源为污染的空调冷却水、人工呼吸机、供水系统等。以气溶胶方式传播。老年人易感，夏秋季节多见。临床类型有流感样型（轻症型）、肺炎型（重症型）和肺外感染型。流感样型可出现发热、不适，头痛和肌肉疼痛，预后良好。肺炎型多见夏季流行，免疫力低下者易感染。此型起病急，寒战、高热、咳嗽、胸痛，可导致呼吸衰竭而死亡。肺外感染型多为继发性感染，因肺炎过程中出现菌血症而扩散到脑、肠、肾、肝、脾等部位，出现多脏器感染的症状，预后较差。感染后细胞免疫在抗感染中起主要作用，抗体可促进吞噬作用。

至今尚无有效的军团菌特异性疫苗。预防应加强水源管理及人工输水管道和设施的消毒处理。治疗首选红霉素。

（五）肺炎克雷伯菌

肺炎克雷伯菌（K.pneumoniae）俗称肺炎杆菌，是肠杆菌科克雷伯菌属（Klebsiella）中对人致病性较强的重要条件致病菌和医源性感染菌。

肺炎克雷伯菌为革兰阴性粗短杆菌，有较厚的荚膜，多数有菌毛，无芽胞，无鞭毛。其营养要求不高，在血琼脂平板上形成较大、灰白色、黏液状菌落，用接种环挑起有明显拉丝现象。

该菌常存在于人体上呼吸道和肠道等处，当机体抵抗力降低或长期使用抗生素导致菌群失调时，能引起多种感染。可引起典型的原发性肺炎，也可引起肺外感染，如肠炎、腹膜炎、脑膜炎、败血症等医院内感染。

治疗克雷伯菌感染宜选用氨基糖苷类抗生素（庆大霉素、链霉素、卡那霉素）、红霉素、先锋霉素等抗生素。但应注意其耐药性。